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1、第第2 2节库仑定律节库仑定律自主学习自主学习课堂探究课堂探究课堂达标课堂达标自主学习自主学习学习目标学习目标1.1.知道库仑定律的内容及适用条件知道库仑定律的内容及适用条件,会用库仑定律进行简单的计算。会用库仑定律进行简单的计算。2.2.了解点电荷的概念了解点电荷的概念,体会科学研究中的理想模型方法。体会科学研究中的理想模型方法。教材提炼教材提炼一、探究影响电荷间相互作用力的因素一、探究影响电荷间相互作用力的因素越小越小越大越大实验现实验现象象(1)(1)小球小球带电带电荷量不荷量不变时变时,距离距离带电带电物体越物体越远远,丝线丝线偏离偏离竖竖直方向的角度直方向的角度_(2)(2)小球小球
2、处处于同一位置于同一位置时时,小球所小球所带带的的电电荷量越大荷量越大,丝线丝线偏偏离离竖竖直方向的角度直方向的角度_实验结论实验结论电电荷之荷之间间的作用力随着的作用力随着电电荷量的增大而荷量的增大而_,_,随着距离的增大而随着距离的增大而_增大增大减小减小二、库仑定律二、库仑定律1.1.静电力静电力:_:_间的相互作用力叫静电力间的相互作用力叫静电力,也叫库仑力。也叫库仑力。2.2.点电荷的特点点电荷的特点(1)(1)带电体间的距离比它们自身的大小带电体间的距离比它们自身的大小_。(2)(2)带电体的形状、大小及电荷分布状况对电荷之间的带电体的形状、大小及电荷分布状况对电荷之间的_的的影响
3、可以忽略。影响可以忽略。电荷电荷大得多大得多作用力作用力3.3.内容内容点电荷点电荷适用条件适用条件真空中两个静止的真空中两个静止的_库仑库仑力力大小大小与它与它们们的的电电荷量的荷量的 成正比成正比,与它与它们们的距离的的距离的_成反比成反比库仑库仑力力方向方向在它在它们们的的_上上,吸引或排斥吸引或排斥二次方二次方连线连线乘积乘积4.4.表达式表达式:F=_,F=_,式中式中k k叫做静电力常量叫做静电力常量,k=_ N,k=_ Nm m2 2/C/C2 2。三、叠加原理三、叠加原理两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力,等于各点电荷单独对这等
4、于各点电荷单独对这个电荷的作用力的个电荷的作用力的_。9.0109.0109 9 矢量和矢量和自我反馈自我反馈1.1.下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.A.点电荷是客观存在的点电荷是客观存在的,任何带电体在任何情况下都可看成点电荷任何带电体在任何情况下都可看成点电荷B.B.点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体D DD.D.一个带电体能否看成点电荷一个带电体能否看成点电荷,不是看它的尺寸大小不是看它的尺寸大小,而是看它的形状和大小而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计对所研究的问题的影响是否可以忽略不计解析解析:点电荷是一种理想
5、化模型点电荷是一种理想化模型,一个带电体能否看成点电荷不是看其大一个带电体能否看成点电荷不是看其大小小,而是应具体问题具体分析而是应具体问题具体分析,是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响是看它的形状和尺寸对相互作用力的影响能否忽略不计。选项能否忽略不计。选项D D正确。正确。2.2.(2018(2018浙江温州九校期末浙江温州九校期末)关于库仑定律关于库仑定律,下列说法正确的是下列说法正确的是()A AC.C.库仑定律适用于点电荷库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的球体点电荷其实就是体积很小的球体D.D.若点电荷若点电荷q q1 1的电荷量大于的电荷量大于q q2 2的电荷量的电荷量
6、,则则q q1 1对对q q2 2的静电力大于的静电力大于q q2 2对对q q1 1的静的静电力电力3.3.(2018(2018浙江金华一中阶段性考试浙江金华一中阶段性考试)真空中有两个点电荷真空中有两个点电荷,二者的距离保持二者的距离保持一定。若把它们各自的电荷量都增大为原来的一定。若把它们各自的电荷量都增大为原来的3 3倍倍,则两电荷间的库仑力将变则两电荷间的库仑力将变为原来的为原来的()A.3A.3倍倍 B.6B.6倍倍C.9C.9倍倍 D.16D.16倍倍C C4.4.(2018(2018浙江浙江4 4月学考月学考)真空中两个完全相同、带等量同种电荷的金属小球真空中两个完全相同、带等
7、量同种电荷的金属小球A A和和B(B(可视为点电荷可视为点电荷)。分别固定在两处。分别固定在两处,它们之间的静电力为它们之间的静电力为F F。用一个不带。用一个不带电的同样金属球电的同样金属球C C先后与先后与A,BA,B球接触球接触,然后移开球然后移开球C,C,此时此时A,BA,B球间的静电力为球间的静电力为()C C课堂探究课堂探究要点突破要点突破C C要点一要点一库仑定律的理解及基本应用库仑定律的理解及基本应用规律方法规律方法库仑力的大小与方向库仑力的大小与方向(1)(1)库仑力大小计算库仑力大小计算:利用库仑定律计算静电力时不必将表示电性的正、负利用库仑定律计算静电力时不必将表示电性的
8、正、负号代入公式号代入公式,只代入只代入q q1 1和和q q2 2的绝对值即可。的绝对值即可。(2)(2)库仑力方向判断库仑力方向判断:利用同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断。利用同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引来判断。针对训练针对训练1:1:(2018(2018浙江东阳中学期中浙江东阳中学期中)三个相同的金属小球三个相同的金属小球1,2,31,2,3分别置于分别置于绝缘支架上绝缘支架上,各球之间的距离远大于小球的直径。球各球之间的距离远大于小球的直径。球2 2所带电荷量大小是球所带电荷量大小是球1 1的的n n倍倍,球球3 3不带电且离球不带电且离球1 1和球和球2 2很远很远,此
9、时球此时球1,21,2之间作用力的大小为之间作用力的大小为F F。现使。现使球球3 3先与球先与球2 2接触接触,再与球再与球1 1接触接触,然后将球然后将球3 3移至远处移至远处,此时此时1,21,2之间作用力的大之间作用力的大小仍为小仍为F F。由此可知。由此可知n n的取值可能是的取值可能是()A.n=5A.n=5 B.n=6 B.n=6C.n=7C.n=7 D.n=8 D.n=8B B 物理模型物理模型点电荷点电荷(1)(1)点电荷是只有电荷量点电荷是只有电荷量,没有大小、形状的理想化模型没有大小、形状的理想化模型,类似于力学中的类似于力学中的质点质点,实际中并不存在。实际中并不存在。
10、(2)(2)一个带电体能否看成点电荷一个带电体能否看成点电荷,是相对于具体问题而言的是相对于具体问题而言的,不能单凭其大不能单凭其大小和形状确定。小和形状确定。(3)(3)带电体可看做点电荷的几种情况带电体可看做点电荷的几种情况均匀带电球体均匀带电球体,半径为半径为R R。a.a.若电荷分布不变若电荷分布不变,研究研究rRrR的任何点的电场分布时的任何点的电场分布时,可看成点电荷可看成点电荷,与电荷与电荷量集中在球心的点等效。量集中在球心的点等效。b.b.若电荷分布是可改变的若电荷分布是可改变的,在附近放另一个电荷时在附近放另一个电荷时,其表面电荷量的分布发其表面电荷量的分布发生改变生改变,就
11、不能看成点电荷。就不能看成点电荷。c.c.若研究的位置离得很远若研究的位置离得很远(r(rR),R),就可以把球看成点电荷。就可以把球看成点电荷。板状带电体或杆状带电体板状带电体或杆状带电体,对于附近的其他电荷对于附近的其他电荷,均不能看成点电荷均不能看成点电荷,只只有研究的位置到带电体的距离远远大于其线度时有研究的位置到带电体的距离远远大于其线度时,才能当成点电荷处理。才能当成点电荷处理。要点二要点二 【例例2 2】(2018(2018浙江桐乡选考模拟浙江桐乡选考模拟)如图所示如图所示,a,b,c,a,b,c为真空中三个带电小球为真空中三个带电小球,b,b球带电荷量为球带电荷量为+Q,+Q,
12、用绝缘杆固定用绝缘杆固定,a,c,a,c两小球用绝缘细线悬挂。处于平衡状两小球用绝缘细线悬挂。处于平衡状态时三小球球心等高态时三小球球心等高,且且a,ba,b和和b,cb,c间距离相等间距离相等,悬挂悬挂c c小球的细线竖直小球的细线竖直,则则()A.a,b,cA.a,b,c三小球带同种电荷三小球带同种电荷B.a,cB.a,c两小球一定带异种电荷两小球一定带异种电荷C.aC.a小球带电荷量为小球带电荷量为-4Q-4QD.cD.c小球带电荷量为小球带电荷量为-4Q-4Q库仑定律在平衡问题中的综合应用库仑定律在平衡问题中的综合应用C C规律方法规律方法分析库仑力平衡的基本方法分析库仑力平衡的基本方
13、法(1)(1)明确研究对象。明确研究对象。(2)(2)画出研究对象的受力分析图。画出研究对象的受力分析图。(3)(3)根据平衡条件列方程。根据平衡条件列方程。(4)(4)代入数据计算或讨论。代入数据计算或讨论。针对训练针对训练2 2:(2018(2018浙江金华十校期末浙江金华十校期末)一个半径为一个半径为R R的光滑绝缘圆环固定在的光滑绝缘圆环固定在竖直平面内竖直平面内,环上套着两个带电小球环上套着两个带电小球A A和和B(B(中央有孔中央有孔,可视为点电荷可视为点电荷),),当它们当它们处于如图所示位置时处于如图所示位置时,恰好都能保持静止状态。此时小球恰好都能保持静止状态。此时小球B B
14、与环中心与环中心O O处于同处于同一水平面一水平面,A,B,A,B连线与水平方向夹角为连线与水平方向夹角为3030。已知小球。已知小球B B为带电荷量为为带电荷量为q q的负电的负电荷荷,质量为质量为m,m,重力加速度为重力加速度为g,g,静电力常量为静电力常量为k,k,由此可知小球由此可知小球A(A()A A要点三要点三 【例例3 3】如图所示如图所示,正电荷正电荷q q1 1固定于半径为固定于半径为R R的半圆光滑轨道的圆心处的半圆光滑轨道的圆心处,将另一将另一电荷量为电荷量为q q2 2、质量为、质量为m m的带正电小球从轨道的的带正电小球从轨道的A A处无初速度释放处无初速度释放,求求
15、:库仑定律在动力学中的综合应用库仑定律在动力学中的综合应用(1)(1)小球运动到小球运动到B B点时的速度大小点时的速度大小;(2)(2)小球在小球在B B点时对轨道的压力。点时对轨道的压力。针对训练针对训练3:3:如图所示如图所示,一根放在水平面内的光滑玻璃管绝缘性能极好一根放在水平面内的光滑玻璃管绝缘性能极好,内部有内部有两个完全相同的弹性小球两个完全相同的弹性小球A A和和B,B,带电荷量分别为带电荷量分别为+Q+Q和和-3Q,-3Q,两球从图示位置由两球从图示位置由静止释放静止释放,那么两球再次经过图中的原静止位置时那么两球再次经过图中的原静止位置时,A,A球的瞬时加速度的大小球的瞬时
16、加速度的大小与刚释放时的加速度大小的比值为与刚释放时的加速度大小的比值为()A.12A.12B.13B.13C.21C.21D.31D.31B B教材探究教材探究教材教材P P6 6,库仑总结出的库仑定律表达式与牛顿的万有引力定律的表达式具有库仑总结出的库仑定律表达式与牛顿的万有引力定律的表达式具有相似的形式相似的形式,那么两个定律有哪些异同点那么两个定律有哪些异同点?答案答案:库仑库仑定律定律万有引力定律万有引力定律共同点共同点(1)(1)都与距离的二次方成反比都与距离的二次方成反比(2)(2)都有一个常量都有一个常量(3)(3)两公式形式相似两公式形式相似区区别别(1)(1)与两个物体的与
17、两个物体的电电荷量有关荷量有关(2)(2)既有引力既有引力,也有斥力也有斥力(3)(3)适用于真空中的点适用于真空中的点电电荷荷(4)(4)微微观带电观带电粒子粒子间间表表现现明明显显(1)(1)与两个物体的与两个物体的质质量有关量有关(2)(2)只有引力只有引力(3)(3)适用于适用于质质点点(4)(4)天体天体间间表表现现明明显显影响大小影响大小的因素的因素q q1 1,q,q2 2,r,rm m1 1,m,m2 2,r,r课堂达标课堂达标1.1.关于点电荷关于点电荷,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.A.点电荷就是体积小的带电体点电荷就是体积小的带电体B.B.球形带电体一定可以
18、视为点电荷球形带电体一定可以视为点电荷C.C.带电少的带电体一定可以视为点电荷带电少的带电体一定可以视为点电荷D.D.大小和形状对作用力的影响可忽略的带电体可以视为点电荷大小和形状对作用力的影响可忽略的带电体可以视为点电荷解析解析:点电荷不能理解为体积很小的带电体点电荷不能理解为体积很小的带电体,也不能理解为电荷量很少的也不能理解为电荷量很少的带电体。同一带电体带电体。同一带电体,有时可以看做点电荷有时可以看做点电荷,有时则不能有时则不能,如要研究它与离如要研究它与离它较近的电荷间的作用力时它较近的电荷间的作用力时,就不能看成点电荷就不能看成点电荷,而研究它与离它很远的而研究它与离它很远的电荷
19、间的作用力时电荷间的作用力时,就可以看做点电荷。带电体能否看成点电荷就可以看做点电荷。带电体能否看成点电荷,要依具要依具体情况而定体情况而定,选项选项A,B,CA,B,C均错误均错误,D,D正确。正确。D D2.2.两两个个完完全全相相同同的的小小金金属属球球(皆皆可可视视为为点点电电荷荷),),所所带带电电荷荷量量之之比比为为51,51,它它们们在在相相距距一一定定距距离离时时相相互互作作用用的的吸吸引引力力为为F F1 1,如如果果让让它它们们充充分分接接触触后后再再放放回回各自原来的位置上各自原来的位置上,此时相互作用力变为此时相互作用力变为F F2 2,则则F F1 1FF2 2为为(
20、)A.52A.52B.54B.54C.56C.56D.59D.59B B3.3.(2017(2017浙江桐乡茅盾中学第一次月考浙江桐乡茅盾中学第一次月考)使两个完全相同的金属小球使两个完全相同的金属小球(均可均可视为点电荷视为点电荷)分别带上分别带上-3Q-3Q和和+5Q+5Q的电荷后的电荷后,将它们固定在相距为将它们固定在相距为a a的两点的两点,它们它们之间库仑力的大小为之间库仑力的大小为F F1 1。现用绝缘工具使两小球相互接触后。现用绝缘工具使两小球相互接触后,再将它们固定在再将它们固定在相距为相距为2a2a的两点的两点,它们之间库仑力的大小为它们之间库仑力的大小为F F2 2。则。则F F1 1与与F F2 2之比为之比为()A.21A.21B.41B.41C.161C.161D.601D.601D DD D